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RM215系列测厚系统在莱钢冷轧薄板中的研究与应用

RM215系列测厚系统在莱钢冷轧薄板中的研究与应用

2008/6/13 15:01:00

摘要:本文对X射线测厚的原理进行了深入的分析研究与探讨,并且详细介绍了在冷轧机中如何利用测厚仪进行有效的高精度测量以及测厚仪在自动厚度控制中所起的关键性作用。
关键词:合金补偿;X射线;AGC系统;流量

1、前言
        莱钢1500mm六辊可逆冷轧机组是由大连一重设计制造,其功能是在常温状态下,将材质为电工钢、普通碳素钢和低合金优质钢,厚度为1.8~3.0mm的经过酸洗切边后的热轧带卷,经过若干道次的轧制,使其成为具有所需厚度、表面粗糙度的各种规格的冷轧带卷。为了进行厚度的精确检测与控制,在轧机中必须使用检测系统——测厚仪,它能够精确的检测带钢的厚度,并参与AGC的闭环控制,如何使其参与AGC的控制,达到工艺的高精度要求,在这里做一下简单的探讨。


2、测厚系统组成和基本原理
2.1系统组成
        RM215-M1测厚系统的主要硬件包括:主控制台(MC),EPOS操作员控制台(OCC),操作员控制台(EPOS OCC备选),C型架,轨道和限位开关,冷却器等组成。主控制台(MC)安装在轧机电器室,主控制台上带有工程师EPOS,用于故障查询、信息检测、合金补偿等、射线的开闭等功能,并且EPOS软件执行线性化算法,计算材料的厚度,把计算得厚度与设定厚度相比较,得出厚度偏差,EPOS的正常运行是整个测厚系统工作的前提,EPOS不仅仅对测厚仪主机传过来的信号进行处理,还能以图形、数字、曲线等形式显示测厚仪的设定厚度、实测厚度、厚度偏差、报警等各种状态,使有关人员可以随时监控、掌握测厚系统的运行情况,在主操作室,安装操作EPOS,可以进行C型架的开进开出,射线快门的开闭等基本操作。其中在现场的测量硬件为C型架,C型架的主要部件是X射线源和探测器组成,莱钢冷轧采用的是80kV射线源,完全可以达到测量精度的要求。
2.2测厚仪系统的测量原理:
        X射线源产生X射线,通过要测量的材料之后,由探测器检测射线。探测器发出与接收到的X射线强度线性对应的模拟输出,通过屏蔽电缆以差分信号的形式传输至测厚仪的主控制台。然后在主控制台中,探测器信号传输到模拟I/O模块,并在此进行采样和数字化。软件执行线性化算法,计算材料的厚度,并生成模拟量偏差或厚度输出。测量数据传输到EPOS显示系统,并且通过网络接口传输到过程控制器中,用来AGC控制。
2.3 X射线测厚原理:
        当X射线通过材料后,透过的X射线的光谱区辐射将被该材料衰减。对于特定能量或波长,通过样片的辐射量用下式给出:


3、测厚系统在轧机AGC控制系统中的应用
3.1具体应用
       轧机的主要作用就是将厚板材轧制成符合需要的薄板材,其自动厚度控制(AGC)就显的尤为重要,且目前采用的自动厚度控制为闭环控制,这就要求现场必须有一精确的检测系统,如果检测系统失效或检测不准,将无法实现自动控制,或使自动控制产生差错,导致断带等事故。为此,莱钢单机架采用瑞美的测厚仪系统,在轧机的入口和出口各安装一套C型架,用于检测带才入口和出口的厚度。测厚仪的厚差信号和厚度信号经处理后,进入FM458中参与液压AGC的闭环运算。液压AGC原理如下图:

其中反馈AGC又称监控AGC主要是用于消除出口厚差。它是根据轧制出口侧测厚仪测得的出口厚度偏差,对液压压下辊缝进行修正,使出口厚度达到目标值。
厚度偏差Δh与辊缝调节量ΔS1的对应关系为
ΔS1=Δh(Km+M)/ Km
M为轧件的塑性刚度
Km为轧机刚度,通常大于500-600kN/mm
由于测厚仪安装于距轧机一定距离的位置上,是典型的纯滞后控制系统,采用预估补偿器改善系统的动静态特性,监控的控制周期t 应根据轧出带钢速度υ来取,即 t = L1/v
式中 L1--轧机到机后测厚仪的距离;
v--带钢轧出速度;
前馈AGC是根据轧制入口侧测厚仪测得的入口厚度偏差,经过一定的延时后对辊缝进行修正,以消除入口厚度变化对轧出厚度的影响,延时时间是根据入口侧测速脉冲编码器的速度信号确定的。前馈 AGC把入口测测厚仪测得偏差ΔH 后存入前馈表(延迟表),延时后(待具有此ΔH的带钢段将进入轧机时)前馈控制液压压下,从而达到厚度控制的目的。
而秒流量AGC系统是根据轧制过程中流入轧机与流出轧机的带钢质量恒定的原理,(即通过测量带材的入口速度V0和出口速度V1以及入口厚度h0,则出口厚度偏差Δh就被确定。)计算出正在轧制带材的厚度偏差,以此偏差对辊缝进行修正,使轧机轧出的带材保持较好的一致性。流量法测厚,既具有获得瞬时出口厚度的优点,又提高了测厚的精度,在存在的Δh1情况下,变形区流量方称为:
V0*h0* = V1* h1
所以Δh1= h0- V0* h0* / V1*
上标带 * 号的为实测值,而 h0 为设定值,此式相当于实测变形区出口处的瞬时Δh1, 用此Δh1进行反馈控制,得
ΔS3= K3Δh1(Km + M)/ Km

金属秒流量AGC控制框图
其中,V0为入口速度,V1为出口速度, SV为伺服阀, PI为调节器
流量AGC提供了较其它AGC方式更为有效的厚度补偿方法,如果与监控AGC、前馈AGC控制方式相配合将是最有效的厚度控制方案。为此,总的调节量为
ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3
4、结束语
        把测厚系统的高精度性与液压AGC成熟的控制方法相结合,形成一整套的高精度的液压AGC控制系统,完全达到了轧机的工艺控制精度的要求,本套系统也可以用于热轧等需要检测厚度的所有领域。
参考文献:
[1] RM215M1 中文手册

作者简介:
黄立国,1979年1月出生,性别:男,学历:大学本科,职称:助理工程师,学位:理学学士,通讯地址:莱芜钢铁集团有限公司自动化部,邮编:271104,联系电话:0634-6929409,13863481950,e-mail:huangliguo00@163.com

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